原文出自 Journal of Advanced Ceramics (先进陶瓷)期刊

Cite this article:

Zhao Y, Wang M, Liu S, et al. Pt decorated CoFe₂O₄/Co₃O₄ nanosheets derived from 2D Fe–Co MOF for enhanced HCHO detection. Journal of Advanced Ceramics, 2025, https://doi.org/10.26599/JAC.2025.9221092

文章DOI：10.26599/JAC.2025.9221092

ResearchGate：https://www.researchgate.net/publication/384380327_Pt Decorated Cofe2o4/Co3o4 Nanosheets Derived from 2d Fe-Co Mof for Enhanced Hcho Detection | Request PDF

1、导读

采用溶液法制备了具有Pt修饰的CoFe₂O₄/Co₃O₄纳米片，该纳米片由二维Fe-Co金属有机骨架（MOF）衍生而来，用于高精度检测甲醛（HCHO）。在280℃下，Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄复合材料对100 ppm HCHO的响应（R_g/R_a）可计算为95.5，并且对低浓度HCHO（1.26 ~ 50 ppb）仍然具有很高的响应，超低检出限（LOD）为6 ppb。Pt/CoFe₂O₄/Co₃O₄对HCHO的高灵敏度主要归因于多异质结的形成和Pt纳米颗粒的催化作用。这项工作为MOF衍生的多异质结材料的制备提供了便利，并突出了对VOCs的优越气敏性能。

2、研究背景

甲醛（HCHO）是室内装饰、燃料和烟叶不完全燃烧释放的一种常见有毒气体，其准确检测至关重。长期暴露于低浓度的HCHO可引起慢性中毒，损害人体的呼吸系统、神经系统和生殖系统等疾病。为了保障公众健康，世界卫生组织（WHO）在其《空气质量指南》中规定了室内空气中HCHO的建议暴露限值为0.08 ppm，因此，由于具有致癌和致畸作用，HCHO已被WHO确定为有害物质。

3、文章亮点

（1）Pt纳米颗粒修饰的有2D Fe-Co MOF纳米片衍生而来的CoFe₂O₄/Co₃O₄

（2）高灵敏度和高选择性检测HCHO

（3）对HCHO的超低检测限（6 ppb）

（4）优异的重复性和长期稳定性

4、研究结果及结论

Fig. 1. Pt/CoFe₂O₄/Co₃O₄复合材料及其气体传感器制备原理图。

Fig. 2. (a) CoFe₂O₄, (b) Co₃O₄, (c) CoFe₂O₄/Co₃O₄ 和 (d) Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄ 的SEM 图像; (e) CoFe₂O₄/Co₃O₄ 和 (f) Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄ 的TEM 图像; (g) HRTEM t图像, (h) SEAD pattern h和 (i‒l) element mappings of Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄。

Fig. 3. (a) CoFe₂O₄, Co₃O₄ and CoFe₂O₄/Co₃O₄ 的XRD 图谱; (b) CoFe₂O₄, Co₃O₄, CoFe₂O₄/Co₃O₄ and Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄ 的Raman 图谱, 和 XPS 图谱 (c) Co 2p, (d) Fe 2p, (e) O 1s, 和 (f) Pt 4f; (g) CoFe₂O₄, Co₃O, CoFe₂O₄/Co₃O₄ and Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄ 的EPR 图谱; (h) Plots of (αhν)² vs hν 能带图 和 (i) CoFe₂O₄, Co₃O₄, CoFe₂O₄/Co₃O₄ and Pt₂/CoFe₂O₄/Co₃O₄ 的EIS Nyquist 曲线.

Fig. 4. 几种样品对HCHO的气敏性能。 

Fig. 5. 气敏机理（电子转移及能带）示意图。

5、作者及研究团队简介

赵玉立（第一作者），江苏大学材料科学与工程学院在读博士生，2023年6月获得济南大学硕士学位。主要从事半导体气体传感器敏感材料以及器件等研究工作。以第一/共一作者在J Adv Ceram、Sens Actuators B Chem、Appl Surf Sci、Sens Actuators A Physical等国内外知名期刊发表多篇SCI论文。

王明渊（共同第一作者），江苏大学机械工程学院资格副教授，2024年9月获得东南大学博士学位。主要从事柔性气体/应力传感器、机器学习及第一性原理计算等研究工作。以第一/共一作者、通讯作者在ACS Nano、J Adv Ceram、Chem Eng J、Chem Mater、J Mater Chem C、Fuel、ACS Appl Mater Interfaces、J Mater Chem A、Sens Actuators B Chem、Appl Surf Sci等国内外知名期刊发表SCI论文30余篇。论文他引1200余次，高被引论文4篇，H因子23。

刘桂武（通讯作者），江苏大学材料学院教授、博士生导师，2008年获得西安交通大学博士学位。入选教育部新世纪优秀人才支持计划、江苏省六大人才高峰高层次人才、江苏省双创团队核心成员等。 主要聚焦于陶瓷高温润湿与焊接、气敏材料和气体传感器，以及光-热-电转换材料及其器件研究。以第一作者或通信作者在Adv Funct Mater、ACS Nano、J Adv Ceram、Nano Energy、Chem Eng J、Sens Actuators B Chem、J Eur Ceram Soc、Appl Phys lett等国内外知名期刊发表200余篇SCI论文，他引5000余次；以第一发明人授权20余项发明专利。

乔冠军（通讯作者），江苏大学材料学院教授、博士生导师，1995年获得西安交通大学博士学位。入选第二批国家万人计划领军人才、国家百千万人才工程、江苏省“333人才工程”第一层次等，荣获国务院政府津贴。主要聚焦于先进陶瓷及其复合材料，光-热-电转换材料与器件、气敏材料与气体传感器等。以第一完成人获国家技术发明二等奖，带领团队在JACS、Adv Funct Mater、ACS Nano等期刊发表300余篇SCI论文，授权发明专利70余项。已培养出站博士后/博士毕业生40余人。

作者及研究团队在Journal of Advanced Ceramics上发表的相关代表作：

1. ZHANG Y, HAN S, WANG M, et al. Electrospun Cu-doped In₂O₃ hollow nanofibers with enhanced H₂S gas sensing performance. Journal of Advanced Ceramics, 2022, 11(3): 427-442. https://www.sciopen.com/article/10.1007/s40145-021-0546-2 

2. Hassan M, Liu S, Liang Z, et al. Revisiting traditional and modern trends in versatile 2D nanomaterials: Synthetic strategies, structural stability, and gas-sensing fundamentals. Journal of Advanced Ceramics, 2023, 12(12): 2149-2246. https://doi.org/10.26599/JAC.2023.9220810 

《先进陶瓷（英文）》（Journal of Advanced Ceramics）期刊简介

《先进陶瓷（英文）》于2012年创刊，清华大学主办，清华大学出版社出版，清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室提供学术支持，主编为清华大学林元华教授、郑州大学周延春教授和广东工业大学林华泰教授。该刊主要发表先进陶瓷领域的高质量原创性研究和综述类学术论文，涉及先进陶瓷的制备、结构表征、性能评价的各个细节，尤其侧重新材料研制和先进陶瓷基础科学研究等重要方面，致力于在世界先进陶瓷领域搭建学术交流平台，引领和促进先进陶瓷学科的发展。已被SCIE、Ei Compendex、Scopus、DOAJ、CSCD等数据库收录。现为月刊，年发文量近200篇；2024年6月发布的影响因子为18.6，连续4年位列Web of Science核心合集“材料科学，陶瓷”学科31种同类期刊第1名；2024年11月入选“中国科技期刊卓越行动计划二期”英文领军期刊项目；2025年入选中国科学院文献情报中心期刊分区表材料科学1区Top期刊。2023年起，该刊结束与国际出版商的合作，改由清华大学出版社自主研发、拥有自主知识产权的科技期刊国际化数字出版平台SciOpen独家发布，标志着该刊结束多年来“借船出海”的办刊模式，回归本土独立运营，也是我国优质英文期刊中最早回归国产平台的期刊之一。

期刊主页：https://www.sciopen.com/journal/2226-4108

投稿地址：https://mc03.manuscriptcentral.com/jacer

期刊ResearchGate主页：https://www.researchgate.net/journal/Journal-of-Advanced-Ceramics-2227-8508